Con quale frequenza i componenti del computer uccidono staticamente? Nel passato? Adesso? Qual è la differenza?


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Informativa completa: sono un ingegnere informatico e uno sviluppatore di software. Non sono un ingegnere elettronico.

Se questa domanda ha già ricevuto una risposta, si prega di collegarla ad essa, ho fatto ricerche superficiali su Google e SE e non sono arrivata da nessuna parte. Per favore, non darmi fuoco.

Quando ho iniziato a lavorare al computer nel 1995, il consiglio era "indossare un braccialetto statico e non toccare mai i componenti al di fuori del tappetino con messa a terra statica". Mi è stato poi presentato il "metodo IBM" che era: "tocca 2 mani con una cassa di metallo nudo con messa a terra".

Da allora ho lavorato in un rivenditore di computer (1999) che spediva oltre 50 unità al giorno e nessuno in quel luogo utilizzava la protezione statica. Abbiamo avuto molti guasti a causa di oggetti estranei (viti) che si trovavano sotto la scheda madre, ma mai una morte dei componenti a causa di elettricità statica.

Da allora ho costruito computer e lavorato su computer (personali e di lavoro) senza nemmeno utilizzare il "metodo IBM"; Ho letteralmente aperto computer che non erano collegati a terra e ho inserito componenti. Funzionano bene dopo.

Capisco che il plurale di aneddoto non sia un dato, quindi chiedo questo. La mia domanda riguarda i prodotti al dettaglio; ciò che viene acquistato dal consumatore. Non testiamo i prodotti nell'industria elettronica ma le CPU, la RAM, le schede PCI che acquistiamo ogni giorno.

La mia domanda è stata ridotta; c'è stato un cambiamento nel design dei componenti (significato dei componenti; scheda madre, CPU, RAM, scheda plug-in, ecc.) nel corso degli anni che ha reso obsoleti i vecchi consigli? I componenti più moderni sono più immuni alle cariche elettrostatiche? O la "morte statica" dei componenti è un evento raro ma costoso?


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L'ESD è pericoloso solo se si accumulano e si immagazzinano effettivamente cariche statiche, la probabilità che ciò accada dipende dall'ambiente, dalle condizioni meteorologiche delle scarpe, dall'umidità e dai materiali del pavimento / superficie. Le cinghie di messa a terra ESD sono una precauzione che garantisce che non si sta trasportando la carica vagante. Ci sono stati miglioramenti della robustezza per l'ESD sopravvissuta, ma oggi i componenti sono sensibili tanto quanto lo erano nel 1995. L'ubiquità della protezione ESD sia sul circuito integrato (diodi di protezione) che sul livello di assemblaggio potrebbe essere aumentata
crasico

@crasic Grazie per il tuo contributo. Lei suggerisce che non ci sono stati cambiamenti dal 1995. Intendi che il rischio nel 1995 era lo stesso del rischio attuale (nessun cambiamento, il rischio era minimo allora, il rischio non è cambiato?)
Skrrp

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A livello fondamentale, i pericoli dei componenti elettronici dannosi per ESD sono aumentati solo a causa della riduzione delle dimensioni dei componenti. Tuttavia, il costo inferiore di molti dispositivi di protezione (sia integrati in un chip che su un PCB assemblato) ha probabilmente reso la tolleranza o la protezione ESD più onnipresente rispetto agli anni '90 e certamente rispetto agli anni '70 / '80 quando quelle procedure dove venivano pilotate e sviluppate
crasic

Come ha detto Crasic, il clima locale, cioè l'umidità, è la chiave. Vivi / lavori da qualche parte dove subisci costantemente shock da maniglie delle porte, ecc.?
Peter

Risposte:


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Per rispondere alla tua domanda specifica. L'integrazione di parti di PC in componenti modulari standard e l'ubiquità della mediazione ESD su scala chip sin dai primi anni '90 significa che esiste una maggiore probabilità che la parte con cui stai lavorando sia meno sensibile alle ESD oggi rispetto agli anni '90. Oggi è molto comune per i produttori di chip integrare la protezione ESD anche nei dispositivi logici più semplici, quindi mentre il processo sottostante (logica del transistor CMOS) è lo stesso, la protezione aggiuntiva rende i chip più duri e rende meno probabile che si scarichi corrente attraverso qualcosa di sensibile che mai.

In generale, un comodo laboratorio o una sala di montaggio con molte superfici metalliche (messe a terra), pavimento liscio, superficie del banco non isolante, aria condizionata non ionizzante, senza HV o fonti vaganti di E&M è probabile che sia un ambiente molto privo di elettricità statica poiché è. Probabilmente sei diventato fortunato finora o il tuo volume è troppo basso per essere apprezzato.

Ulteriore

La protezione ESD è generalmente in atto per proteggere l'elettronica sensibile da fonti di carica, in genere umani e occasionalmente oggetti estranei. La probabilità di una carica elettrostatica significativa su un componente o su un assieme (ram stick, cpu) è relativamente piccola, ma alcuni componenti possono raccogliere la carica da un manipolo umano e procedere a scaricarsi nel successivo componente collegato a terra che toccano.

ESD diventa un problema in due scenari distinti. Il primo è dispositivi estremamente sensibili o semplici (chip con uscite di scarico / collettore aperte, cristalli, piccoli sensori integrati, ecc.). Il secondo è un ambiente che aumenta la probabilità di cariche elettrostatiche non dissipate sulle attrezzature di movimentazione degli operatori, ad esempio pavimenti in gomma (isolamento dell'operatore), bassa umidità, superfici di attrito ruvide, molti movimenti dell'operatore (stazione pedonale verso la stazione), nessun dispositivo metallico collegato a terra, eccetera.

la protezione antistatica integrata (diodi per cortocircuitare la carica a terra nel caso più semplice) è ora molto più comune su CPU, memoria e altri circuiti integrati ad alta densità (chip). Dal lato dell'assemblaggio (pcb anziché scala del chip) i componenti / circuiti di protezione ESD sono ampiamente disponibili. Questi non eliminano il pericolo di ESD, ma possono ridurre i requisiti per l'ambiente di gestione. Ad esempio uno schema di protezione ESD integrato nel chip, sia esso CPU, memoria o altra logica. (Fonte in fondo a questo post)

Esempio di schema di proiezione ESD

Nel mondo della produzione elettronica, in quanto un singolo tecnico o stazione in una fabbrica potrebbe vedere migliaia di unità (di diversi clienti) in un giorno, e questi assemblaggi possono essere progettati per es. Assemblaggio di camere bianche o suscettibilità ESD su tutta la linea. In quel mondo, ESD è preso sul serio con cavi di messa a terra obbligatori e stazioni di scarico ESD per tutti i materiali e il personale che entra nel reparto di produzione. Ciò semplifica il controllo del processo di produzione (QA) anche se il dispositivo non è particolarmente sensibile alle ESD. I protocolli di produzione nei primi anni '90 probabilmente verrebbero da questa prospettiva (produzione su larga scala in una posizione, non un assemblatore privato da parti comuni del mercato) e la gravità dei requisiti che provengono da un tempo in cui i computer erano considerati hardware specializzato.

Fonte pertinente: TI White Sheet sulla protezione ESD


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L'integrazione ha anche il vantaggio di nasconderti molti contatti elettrici sensibili. Prendi una moderna scheda video con una GPU BGA, tra la scheda PCB multistrato, i componenti BGA e SMT non puoi nemmeno toccare un pin sulla GPU, solo le parti esposte sono componenti discreti di grandi dimensioni e un grande dissipatore di metallo, nessuno dei quali è sensibile all'ESD.
crasic

Grazie a tutti per il vostro grande contributo. @Nils, scusa, ho scelto Crasic come risposta perché ha risposto alla mia domanda specifica più direttamente, ma hai anche fornito alcune informazioni extra.
Skrrp

A parte questo, stavo risolvendo un'installazione di una scheda grafica oggi che un collega aveva installato su una macchina. Con questa domanda nella parte posteriore della mia mente, ho toccato 2 mani sul radiatore dietro di me. Nel momento in cui ho toccato leggermente la scheda grafica, il PC si è spento e riavviato (sì, l'ho toccato quando era acceso). Ho pensato "merda, ucciso il mio primo componente da ESD". La macchina è tornata bene, quindi l'ho spenta. Quando ho spinto più forte la scheda, questa è saltata nello slot con un forte botto . Il mio collega non l'aveva spinto abbastanza forte.
Skrrp,

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L'anno scorso ho lavorato presso un grande produttore di semiconduttori come sviluppatore di software e ho dovuto gestire costosi chip prototipo, quindi ho ricevuto una formazione ESD.

Il take away è stato che distrugge completamente un chip tramite ESD, ma succede raramente e non è un grosso problema perché è facile da risolvere. Non funziona? Quindi probabilmente è rotto.

Il vero pericolo di ESD è che potresti danneggiare i chip in modo sottile. Continuano a lavorare il 99% delle volte, ma una volta ogni tanto, in una calda e secca giornata estiva si comportano in modo irregolare.

Se ciò accade a una scheda grafica per PC, potrebbe manifestarsi solo in sporadici pixel spazzatura o in crash una volta all'anno. Probabilmente non è un grosso problema per i consumatori e potrebbe persino passare inosservato.

Sicuramente non vuoi che si verifichino comportamenti sporadici in qualsiasi tipo di elettronica da cui dipende la tua vita. Pensa alla tua auto, all'elettronica nell'aereo in cui sei seduto o all'elettronica dei dispositivi medici come le pompe per insulina.

Il buon vecchio braccialetto e un tappetino antistatico sul posto di lavoro evitano la maggior parte dei problemi non appena vengono prodotti i chip e nella confezione. Più diventa critico in termini di sicurezza, più si fa contro l'elettricità statica: speciali tappeti e scarpe antistatici con collegamento a terra e simili.

Aneddoto extra: gli ingegneri hardware degli impianti di semiconduttori sono molto interessati ai chip che si comportano in modo divertente in un modo o nell'altro. Se ne trovano uno, li separeranno per scoprire cosa c'è che non va. Vogliono assicurarsi che non vi siano problemi nel loro processo di fabbricazione. Mi è stato detto che ottieni lo sguardo di morte se hanno perso due giorni solo per scoprire che sei stato pigro con la fascia da polso :-)

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